【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土木工程，具体涉及一种锲形截面变形态抗弯剪模型及设计方法。
技术介绍
1、构件在剪力作用下，内部将产生斜向的主拉应力和主压应力。当主拉应力超过材料的抗拉极限强度时，即会出现三种形式的斜裂缝。
2、构件截面抗剪基于混凝土承压，联合纵向钢筋、竖向箍筋和弯起钢筋等，构成承载体系，控制斜裂缝的自由产生和过度发展，按以下公式验算。
3、vd≤vr＝vcz+vsg+vsw
4、其中，vd、vr分别为截面设计剪力和抗剪承载力；vcz为设纵向钢筋截面抗剪承载力；vsg、vsw分别为竖向箍筋和弯起钢筋抗剪承载力。
5、对按上述公式计算的实现，传统方法来自半经验半理论的组合，虽然基本表现了截面抗剪破坏的特征，但模型不能全面反映截面受力的平衡关系，公式也不是基于理论推演出结果，计算的结果一直存在争议。
6、日前，分析构件抗剪破坏特征，抗剪斜裂缝上端存在既受剪又受压的区域，研究提出一种锲形截面抗剪模型，解决了传统方法缺少理论基础，计算和设计不准确、不可靠的问题。但模型描述更适用于近支点，尚未解决截面上的弯矩影响斜裂缝形态和承载力的问题，即抗弯与抗剪的耦合问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了解决上述问题而提供一种锲形截面变形态抗弯剪模型及设计方法。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：
3、构件在弯矩、剪力作用下破坏时，会出现变形态的斜裂缝。锲形截面变形态抗弯剪模型及设计方法为基于锲形截面
4、首先，进一步分析构件抗弯剪破坏特征，锲形截面会因截面上存在弯矩而产生软化现象，开裂面与承压面端部均出现正向受力面，并且该现象还会随剪跨比的增加而加剧，直至形成一完全的正向受力面，研究进一步提出一种锲形截面变形态抗弯剪模型。抗弯剪模型具有变形态开裂面与变形态承压面，开裂面与承压面相互交叉并在交叉点处相互垂直，开裂面向斜下方延伸一定长度后转正向下方延伸至构件底，承压面向斜上方延伸一定长度后转正向上方延伸至构件顶。进而，形成基于锲形截面变形态抗弯剪模型的设计方法，进行准确的模型尺寸计算、抗弯剪计算和设计判断。
5、进一步地，对锲形截面变形态抗弯剪模型，进行以下基本设定：(1)变形态开裂面与变形态承压面交叉点为截面应变0点。(2)变形态开裂面与变形态承压面斜向延伸一定长度与其斜向延伸至构件边缘全长度的比采用相同的变形态系数km。
6、进一步地，对锲形截面变形态抗弯剪模型1抗剪承载力vr的计算，进行以下推演：
7、vr＝vcz+vsg+vsw
8、其中，vcz为纵向钢筋4抗剪承载力；vsg为竖向箍筋5抗剪承载力；vsw为弯起钢筋6抗剪承载力。
9、
10、nd＝σcbxc-σsza′sz
11、
12、
13、
14、其中，c为开裂面斜向延伸至构件边缘全长度的水平投影长度；h0为截面计算高度；b为截面计算宽度；xc为截面叠加应变0点位置。σc为承压面混凝土计算应力；σsz、asz为开裂面纵向钢筋计算应力、面积；σsj、asj、θsj为弯起钢筋计算应力、面积、与正截面法线锐夹角。nd为截面设计轴力。
15、
16、其中，qd为截面的设计竖向压力；σsg为开裂面竖向箍筋计算应力；μsg为开裂面竖向箍筋配筋率。
17、vsw＝σσsjasjsinθsj
18、推演得：
19、
20、水平投影长度c最不利值：
21、
22、
23、抗剪承载力vr最不利值：
24、
25、其中，v′r为不计弯起钢筋抗剪承载力的正交钢筋抗剪承载力。
26、进一步地，基于抗剪承载力vr最不利值的计算，对锲形截面变形态抗弯剪模型1抗弯承载力mr的计算，进行以下推演：
27、mr＝mcz+msg+msw
28、其中，mcz为纵向钢筋抗弯承载力；msg为竖向箍筋抗弯承载力；msw为弯起钢筋抗弯承载力。
29、
30、
31、msw＝∑σsjasjdsj
32、其中，dsj为弯起钢筋距截面计算弯矩平衡点的距离。
33、推演得：
34、抗弯承载力mr最不利值：
35、
36、其中，m′r为不计弯起钢筋抗弯承载力的正交钢筋抗弯承载力。
37、进一步地，基于抗剪承载力vr最不利值、抗弯承载力mr最不利值的计算，对变形态系数km的计算，进行以下推演：
38、
39、
40、
41、其中，m为正交钢筋弯剪比；md为截面设计弯矩；vd为截面设计剪力；m′d为扣除弯起钢筋抗弯承载力的截面有效设计弯矩；v′d为扣除弯起钢筋抗剪承载力的截面有效设计剪力。
42、进一步地，对变形态系数km的使用，进行以下说明：
43、(1)实际使用时，变形态系数km的计算，应在抗剪承载力vr、抗弯承载力mr的计算之前进行。
44、(2)当km→0时，其力学意义为：截面上剪力为0或剪跨比已足够大时(可取)，锲形截面单一，转化为抗弯正截面。
45、(3)当km＝1时，其力学意义为：截面上弯矩始终参与抗剪计算但剪跨比已足够小时锲形截面简化，不再有转正向部分。
46、进一步地，对截面上配筋率的使用，进行以下说明：
47、(1)实际使用时，截面上配筋率的计算，应在变形态系数km、抗剪承载力vr、抗弯承载力mr的计算之前进行。
48、(2)锲形截面变形态下纵向钢筋配筋率、竖向箍筋配筋率存在一个有效值。超过这个有效值，截面抗剪承载力计算值减小，实际是不再增加。故实际使用时，当ksz(μsz+μn)≥0.5时，取ksz(μsz+μn)＝0.5；当ksg(μsg+μq)≥0.5时，取ksg(μsg+μq)＝0.5。
49、进一步地，对抗弯剪承载力的计算，进行以下说明：
50、基于抗剪承载力vr、抗剪承载力mr最不利值的计算，抗剪承载力存在一个最大值。当ksz(μsz+μn)≥0.5且ksg(μsg+μq)≥0.5时，抗弯剪承载力可直接按下列公式计算：
51、
52、vr＝0.5σcbh0km+∑σsjasjsinθsj
53、
54、进一步地，对抗弯剪承载力计算的使用，进行以下说明：
55、(1)当vd≤vr且md≤mr时，设计满足要求；
56、(2)当vd>vr或md>mr时，设计需要调整。
57、进一步地，对锲形截面变形态抗弯剪模型1及设计方法，进行设置于存储器、处理器的计算机设计程序开发。设计程序与结构计本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锲形截面变形态抗弯剪模型，其特征在于，所述的锲形截面变形态抗弯剪模型具有可变形态的开裂面与承压面，开裂面与承压面相互交叉并在交叉点处相互垂直，开裂面向斜下方延伸一定长度后转正向下方延伸至构件底，承压面向斜上方延伸一定长度后转正向上方延伸至构件顶，延伸长度根据截面上弯矩、剪力比值的变化而变化。
2.根据权利要求1所述的一种锲形截面变形态抗弯剪模型，其特征在于，所述的锲形截面变形态抗弯剪模型开裂面与承压面交叉点为截面应变0点，所述的开裂面与承压面斜向延伸一定长度与其斜向延伸至构件边缘全长度的比采用相同的变形态系数Km。
3.一种权利要求1所述的一种锲形截面变形态抗弯剪模型的设计方法，其特征在于，抗剪承载力VR按下列公式计算：
4.根据权利要求3所述的一种锲形截面变形态抗弯剪模型的设计方法，其特征在于，基于抗剪承载力VR最不利值的计算，所述的抗弯承载力MR按下列公式计算：
5.根据权利要求3所述的一种锲形截面变形态抗弯剪模型的设计方法，其特征在于，基于抗剪承载力VR最不利值的计算，所述的抗弯承载力MR最不利值按下列公式计算：>
6.根据权利要求3所述的一种锲形截面变形态抗弯剪模型及设计方法，其特征在于，所述的变形态系数Km按下列公式计算：
7.根据权利要求3所述的一种锲形截面变形态抗弯剪模型的设计方法，其特征在于，当Km→0时，其力学意义为：截面上剪力为0或剪跨比已足够大时(可取)，锲形截面单一，转化为抗弯正截面。
8.根据权利要求3所述的一种锲形截面变形态抗弯剪模型是设计方法，其特征在于，当Km＝1时，其力学意义为：截面上弯矩始终参与抗剪计算但剪跨比已足够小时锲形截面简化，不再有转正向部分。
9.根据权利要求3所述的一种锲形截面变形态抗弯剪模型的设计方法，其特征在于，基于抗剪承载力VR、抗剪承载力MR最不利值的计算，锲形截面变形态下纵向钢筋配筋率、竖向箍筋配筋率存在一个有效值；当ksz(μsz+μN)≥0.5时，取ksg(μsg+μq)＝0.5；当ksz(μsz+μN)≥0.5时，取ksg(μsg+μq)＝0.5；
...【技术特征摘要】
1.一种锲形截面变形态抗弯剪模型，其特征在于，所述的锲形截面变形态抗弯剪模型具有可变形态的开裂面与承压面，开裂面与承压面相互交叉并在交叉点处相互垂直，开裂面向斜下方延伸一定长度后转正向下方延伸至构件底，承压面向斜上方延伸一定长度后转正向上方延伸至构件顶，延伸长度根据截面上弯矩、剪力比值的变化而变化。
2.根据权利要求1所述的一种锲形截面变形态抗弯剪模型，其特征在于，所述的锲形截面变形态抗弯剪模型开裂面与承压面交叉点为截面应变0点，所述的开裂面与承压面斜向延伸一定长度与其斜向延伸至构件边缘全长度的比采用相同的变形态系数km。
3.一种权利要求1所述的一种锲形截面变形态抗弯剪模型的设计方法，其特征在于，抗剪承载力vr按下列公式计算：
4.根据权利要求3所述的一种锲形截面变形态抗弯剪模型的设计方法，其特征在于，基于抗剪承载力vr最不利值的计算，所述的抗弯承载力mr按下列公式计算：
5.根据权利要求3所述的一种锲形截面变形态抗弯剪模型的设计方法，其特征在于，基于抗剪承载...
【专利技术属性】
技术研发人员：包叶波，胡可，方圆，端木祥永，刘畅，
申请(专利权)人：安徽省交规院工程智慧养护科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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